Tentang Generator AC

Tanpa penemuan generator AC dan perkembangannya selama sekitar satu abad terakhir, dunia memang akan menjadi tempat yang sangat gelap. Generator yang menghasilkan daya arus bolak-balik untuk lampu kami, sistem pemanas dan pendingin kami, peralatan kami, dan komputer kami. Awalnya ditemukan secara tidak sengaja, generator AC pernah dianggap tidak berharga dan tidak dapat digunakan dan kemudian difitnah selama bertahun-tahun sebelum akhirnya menjadi mesin yang sangat diperlukan seperti sekarang ini.

Generator AC menerapkan hukum induksi elektromagnetik Faraday untuk menciptakan arus bolak-balik dengan memutar gulungan kawat di dalam medan magnet. Energi mekanik memutar kumparan, biasanya dari motor yang digerakkan oleh angin, air, solar atau sumber energi lainnya.

Arus Bolak-balik Dibandingkan dengan Arus Langsung

Arus bolak-balik, atau AC, adalah jenis listrik yang tersedia dari outlet di dinding Anda, sementara arus searah, atau DC, dibuat oleh baterai. Listrik statis juga merupakan listrik DC, dihasilkan dengan menggosokkan sutra dan kaca satu sama lain atau dengan menyisir rambut Anda dengan sisir plastik.

Arus searah mempertahankan polaritas yang sama dari waktu ke waktu dan selalu berjalan ke arah yang sama, itulah sebabnya terminal positif dan negatif pada baterai tidak pernah berubah. Polaritas atau arah arus bolak-balik berubah beberapa kali setiap detik, sehingga aliran listrik juga berubah beberapa kali setiap detik. Di Amerika Serikat, daya AC di rumah Anda bergantian 60 kali per detik.

Sementara banyak hal di rumah dan kantor kita membutuhkan arus AC, banyak perangkat yang kita nyalakan menggunakan stopkontak AC sebenarnya menggunakan arus DC. Ini mencakup sebagian besar elektronik, termasuk komputer. Penyearah yang terhubung ke kabel listrik melakukan konversi.

Bagaimana Generator Bekerja

Sederhananya, jika Anda memutar Medan gaya di sekitar gulungan kawat atau memutar gulungan kawat di dalam medan magnet, Anda telah membuat generator AC. Fisika di balik ini dijelaskan oleh hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik.

Untuk memahami bagaimana medan magnet menghasilkan arus bolak-balik, bayangkan sebuah magnet, seperti jarum pada kompas, berputar. Pada setiap titik di sekitar kompas, kutub positif dan negatif magnet lewat saat magnet berputar. Medan magnet bolak-balik yang diterapkan pada kumparan kawat mengubah polaritas tegangan, menghasilkan arus balik di sirkuit.

Generator DC mirip dengan generator AC, tetapi lebih rumit untuk direkayasa, tidak seefisien dan membutuhkan lebih banyak perawatan daripada generator AC. Generator DC memiliki kumparan kawat yang dipasang pada porosnya, sedangkan generator AC memiliki magnet di sana. Saat kumparan berputar, ia bersentuhan dengan sikat karbon yang dipasang di sekitar kumparan, menghidupkan dan mematikan sirkuit eksternal dalam ritme dengan kutub magnet bolak-balik sehingga hanya satu polaritas yang dikirim ke sirkuit eksternal.

Sejarah Generator AC

Sejarah generator AC terjalin dengan sejarah dinamo dan listrik DC. Generator listrik berasal dari karya Michael Faraday dan Joseph Henry, yang menemukan induksi elektromagnetik. Generator AC pertama dibuat secara tidak sengaja oleh Hippolyte Pixii ketika dia menemukan dinamo pertama pada tahun 1832, yang mengirimkan pulsa listrik DC. Setelah tahun 1832, beberapa tonggak penting dalam pengembangan generator termasuk:

1860: Antonio Pacinotti menemukan dinamo yang menyediakan daya DC terus menerus.
1867: Werner Von Siemens dan Charles Wheatstone menemukan dinamo yang lebih kuat menggunakan elektromagnet bertenaga sendiri.
1871: Zenobe Gramme menciptakan dinamo komersial pertama yang layak dengan menempatkan inti besi di medan magnet, sangat meningkatkan output daya.
1878: Perusahaan Ganz menciptakan generator AC pertama yang digunakan dalam operasi komersial di Budapest.

Sampai akhir 1880-an, penggunaan awal listrik terbatas pada arus searah di AS Thomas Edison telah banyak berinvestasi dalam teknologi DC. Namun, listrik DC mulai mengalami masalah ketika semakin banyak orang menginginkan listrik di rumah dan bisnis mereka. Arus DC tidak dapat dengan mudah diubah ke tegangan yang berbeda, sehingga pembangkit listrik harus berada dalam beberapa blok kota dari setiap pelanggan. Ini akan segera berubah berkat sebagian besar karya Nikola Tesla.

1893 dan Perang Arus

Pada akhir abad ke-19, Nikola Tesla, didukung oleh George Westinghouse, telah menunjukkan bahwa tidak seperti arus searah, arus bolak-balik dapat diubah dari satu tegangan ke tegangan lainnya menggunakan transformator. Jadi, daya dapat dikirim melalui jarak jauh menggunakan tegangan tinggi dan kemudian diturunkan ke tegangan yang lebih rendah untuk melayani pelanggan.

Thomas Edison, bagaimanapun, telah menginvestasikan terlalu banyak uang dalam infrastruktur DC untuk beralih ke AC tanpa perlawanan. Edison memulai kampanye kotor untuk mendiskreditkan listrik AC sebagai terlalu berbahaya untuk digunakan, dan antara lain, mempromosikan kursi listrik bertenaga AC sebagai metode eksekusi baru dan menyetrum hewan liar sebagai demonstrasi publik tentang bahaya listrik AC.

Dua peristiwa pada tahun 1893 menandai berakhirnya pemerintahan DC. Pertama, Pameran Dunia Chicago diterangi oleh 100.000 lampu listrik yang ditenagai oleh arus bolak-balik Tesla, menyilaukan jutaan pengunjung yang hadir setiap malam. Kedua, Niagara Falls Power Company memberikan Westinghouse kontrak untuk menghasilkan listrik dari Niagara Falls menggunakan motor induksi AC polifase Tesla (sejenis generator AC), yang akan segera menyediakan listrik ke Buffalo, New York dan sebagian besar Amerika Serikat bagian timur.

Jenis Generator

Generator listrik semuanya menghasilkan tenaga listrik dari energi kinetik, sehingga umumnya dipasang pada motor untuk menggerakkan poros generator. Sebuah motor bertenaga diesel yang memutar poros generator dapat disebut generator diesel, genset bahan bakar diesel atau genset bahan bakar diesel.

Sebagian besar generator, termasuk generator cadangan, dipasang secara permanen di tempat yang dibutuhkan, sementara generator portabel yang lebih kecil digunakan untuk hal-hal seperti perjalanan berkemah atau untuk menyalakan rumah selama pemadaman listrik. Semua generator AC dapat dikategorikan berdasarkan sumber energi input:

Bahan bakar fosil: Ini termasuk generator bensin, generator diesel, generator gas alam dan generator propana.
Energi Alami: Juga disebut sistem pembangkit tenaga hijau, ini termasuk generator surya dan generator bertenaga angin. Pembangkit listrik tenaga air, yang menangkap gerakan air yang mengalir, juga termasuk dalam kategori ini.
Energi yang ada: Beberapa generator menangkap kelebihan energi yang sudah diproduksi oleh mesin atau proses lain, seperti di pabrik. Generator hidraulik, misalnya, menggunakan tekanan hidraulik yang dibuat oleh sistem lain untuk memberi daya pada generator listrik.

Generator termoelektrik menggunakan perbedaan suhu antara dua konduktor atau semikonduktor dalam fenomena yang disebut efek Seebeck.

Aplikasi Generator AC

Selain sumber dayanya, generator dapat diklasifikasikan berdasarkan aplikasinya di industri. Beberapa di antaranya adalah:

Pembangkit listrik: Generator ini menghasilkan listrik untuk seluruh wilayah, termasuk kota, kota kecil, rumah, dan bisnis.
Pertanian: Generator power take-off menggunakan poros penggerak traktor sebagai sumber energi input. Ini adalah contoh generator portabel.
Pesawat terbang: Pesawat besar sering menggunakan generator AC untuk menyediakan daya ke sistem kelistrikan onboard. Salah satu jenis sistem yang disebut generator turbin udara ram pesawat, yang memanfaatkan tekanan udara yang diciptakan oleh penerbangan pesawat untuk memutar turbin yang terpasang ke generator.
Bandara: Generator starter pesawat dan generator pendukung darat menggerakkan pesawat saat mesin dimatikan untuk mengoperasikan sistem kelistrikan onboard.
Generator Otomotif: Disebut alternator, ini menghasilkan arus AC yang diubah menjadi arus DC untuk menjalankan sistem elektronik kendaraan. Kendaraan dengan kebutuhan daya yang lebih besar, seperti kendaraan rekreasi, memiliki generator yang lebih besar.
Generator Kelautan: Menggunakan mesin kapal sebagai sumber energi input, ini memberikan daya ke sistem kelistrikan kapal.
Pengelasan: Generator las busur menyediakan arus keluaran tinggi, diukur dalam ratusan ampere, untuk menyediakan listrik yang dibutuhkan untuk peralatan las busur.